Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

Általános Kémia

Sav-bázis egyensúlyok 8-1 8-2 8-3 8-4 8-5 8-6

8-1 A közös ion effektus

A közös ion effektus Pufferek Indikátorok Semlegesítési reakció, titrálási görbe Poliprotikus savak oldatai Sav-bázis egyensúlyi számítások, összefoglaló Fókuszban Pufferek a vérben

• A közös ion effektus azt a hatást írja le, ami akkor lép fel amikor egy egyensúlyban lévő rendszerhez olyan anyagot adunk, amely az egyensúly kialakításában résztvevő ionokra disszociál. • Az így hozzáadott ionok közösek az egyensúly szempontjából.

Csonka Gábor

Általános kémia -sav-bázis 2

Dia 1 /34

Csonka Gábor

Gyenge sav és erős sav keveréke


Dia 2 /34

Ecetsav és sósav elegye

• Oldat: 0.100 M CH3CO2H és 0.100 M HCl. CH3CO2H + H2O ↔ CH3CO2- + H3O+ (0.100-x) M

xM

HCl + H2O ↔

Cl-

xM + H3O+

0.100 M [H3O+] = (0.100 + x) M Csonka Gábor

0.100 M 0.1 M HCl

gyakorlatilag mind HCl


Dia 3 /34

Példa 8-1

Csonka Gábor

0.1 M HCl + 0.1 M CH3CO2H


Dia 4 /34

Példa 8-1

(a) Határozzuk meg a [H3O+] és [CH3CO2-] értékét a 0.100 Mos CH3CO2H oldatban. (b) Ezután határozzuk meg ugyanezeket a 0.100 M CH3CO2H és HCl elgyben. Példa: 7-6:

CH3CO2H + H2O → H3O+


0.100 M

0M

0M

erős sav

0M

0.100 M

0M

+x M

+x M

-x M (0.100 - x) M

Tegyük fel x << 0.100 M,

Dia 5 /34

CH3CO2-

gyenge sav

Egyensúly:

[H3O+] = [CH3CO2-] = 1.3·10-3 M

+

Kezdeti konc.

Változás

CH3CO2H + H2O → H3O+ + CH3CO2-

Csonka Gábor

0.1 M CH3CO2H

Csonka Gábor

(0.100 + x) M

xM

0.100 – x ≈0.100 + x ≈ 0.100 M


Dia 6 /34

1

Általános Kémia

Példa 8-1

K a=

Gyenge sav ionizációjának visszaszorítása

[H3O+] [CH3CO2-] [CH3CO2H]

= =

x · (0.100 + x) (0.100 - x) x · (0.100)

= 1.8·10-5

(0.100)

[CH3CO2-] = 1.8·10-5 M a korábbi 1.3·10-3 M helyett. Le Chatellier elv évényesülése

Csonka Gábor


Dia 7 /34

Csonka Gábor


Dia 8 /34

Gyenge savak és sóik elegye

Gyenge bázis ionizációjának visszaszorítása

Csonka Gábor


Dia 9 /34

Csonka Gábor

Gyenge bázisk és sóik elegye


Dia 10 /34

8-2 Puffer oldat • Két komponensű rendszer amelyben a pH alig változik, ha savat vagy bázist adunk hozzá. – A két komponens nem semlegesítheti egymást, de semlegesíteniük kell a hozzáadott erős savat vagy bázist.

• Egy gyenge sav és a belőle képzett konjugált bázis • Egy gyenge bázis és a belőle képzett konjugált sav

Csonka Gábor


Dia 11 /34

Csonka Gábor


Dia 12 /34

2

Általános Kémia

Puffer oldat

Hogyan működik a puffer?

• Legyen [CH3CO2H] = [CH3CO2-].

Ka=

[H3O+] [CH3CO2-] [CH3CO2H]

[H3O+] = Ka

= 1.8·10-5

[CH3CO2H] = 1.8·10-5 [CH3CO2-]

pH = -log[H3O+] = -logKa = -log(1.8·10-5) = 4.74 Csonka Gábor


Dia 13 /34

A Henderson-Hasselbalch Egyenlet

Csonka Gábor


A Henderson-Hasselbalch Egyenlet

• Az ionizációs egyensúlyi állandóból levezethető. • Vegyünk egy tetszőleges gyenge savat, HA, és sóját NaA:

-log[H3O+] = -logKa - log

pH = pKa + log HA + H2O ↔ A- + H3O+

Ka=

[H3O+] = Ka

Csonka Gábor

[H3O+] [A-] [HA] pH = pKa + log

[HA]

Dia 15 /34

A Henderson-Hasselbalch Egyenlet pKa + log

[sav]

• Csak akkor ad jó eredményt, ha a kiindulási sav és konjugált bázis koncentráció aránya nem nagyon változik az egyensúlyban. • Korlátai: [A-] [HA]

Csonka Gábor

[A-] [HA]

[konjugált bázis] [sav]


Dia 16 /34

Példa 8-5 Mennyi NaAc –ot kell feloldanunk 0.300 L 0.25 M ecetsavban (HAc), hogy a pH = 5.09 legyen? (Tegyük fel, hogy az oldat térfogata változatlan marad). Egynsúly: HAc + H2O ↔ Ac- + H3O+

< 10 Ka= [H3O+]

[A-] > 10·Ka és [HA] > 10·Ka Csonka Gábor

[A-]

Adott pH-jú puffer oldat készítése.

[konjugált bázis]

0.1 <

[HA]

[A-]


pH=

Dia 14 /34


Dia 17 /34

Csonka Gábor

[Ac-] [HAc]

= 1.8·10-5


Dia 18 /34

3

Általános Kémia

Példa 8-5

Példa 8-5 [H3O+] = 10-5.09 = 8.1·10-6

[Ac-] = 0.56 M = NaAc moljainak száma

[HAc] = 0.25 M Oldjuk meg [Ac-]

Ka= [H3O+]

Tömeg: 0.300 l ·

[Ac-]

0.56 mol NaAc 1l

·

82.0 g NaAc 1 mol NaAc

[HAc] = 14 g NaAc

[Ac-] = Ka

Csonka Gábor

[HAc] [H3O+]

= 1.8·10-5

0.25 8.1·10-6


= 0.56 M

Dia 19 /34

Hat módszer puffer oldat készítésére

Csonka Gábor


Dia 21 /34

Csonka Gábor


Dia 20 /34

A pH változás kiszámítása pufferben

Csonka Gábor

Puffer kapacitás és tartomány


Dia 22 /34

8-3 Sav-bázis indikátorok

• A puffer kapacitás azt jelzi mennyire áll ellen egy puffer oldat a pH változásnak ha OH vagy H ionokat adunk az oldathoz.

• Az anyag színe függ a pH-tól. HIn + H2O ↔ In- + H3O+

– Maximális ha [HA] =[A-] és nagy (pH = pKa). Minél több mol van oldva, annál stabilabb.

• Ha pH = pKa ± 1 akkor puffer kapacitás 33%-ra csökken. Ez az a tartomány amin belül a puffer jól működik. ([HA] /[A-] = 10/1 vagy 1/10).

>90% sav forma: a sav színe látszik >90% bázis forma: a bázis színe látszik A két állapot között átmeneti színeket látunk. A szin átmenet tartománya: 2 pH egység.

Csonka Gábor


Dia 23 /34

Csonka Gábor


Dia 24 /34

4

Általános Kémia

Indikátorok színe és tartománya

Néhány indikátor széles pH tartományban Benzilnarancs

Brómkrezolbíbor

Timolftalein

pH = 0

pH = 14 Brómfenolkék Csonka Gábor


Dia 25 /34

Két indikátor szűk, pH = pK ± 1, tartományban

Csonka Gábor

Kongóvörös

Timolkék


Dia 26 /34

8-4 Semlegesítési reakció és titrálási görbe

Brómtimolkék

• Ekvivalencia pont: – A reakcióban a sav és a bázis is teljesen elreagált. – Sem a bázis sem a sav nincs feleslegben.

• Végpont: – Amikor az indikátor megváltoztatja a színét (átcsap).

• Titráló oldat: – Ismert koncentrációjú oldat, amit ismeretlen koncentrációjú oldathoz adunk.

• Titrálási görbe: – A pH a titráló oldat függvényében.

Krezolvörös Csonka Gábor


Dia 27 /34

Titrálás

Csonka Gábor


Csonka Gábor


Dia 28 /34

Erős sav titrálása erős bázissal

Dia 29 /34

Csonka Gábor


Dia 30 /34

5

Általános Kémia

Erős bázis titrálása erős savval

Gyenge sav titrálása erős bázissal Hozzáadott NaOH (ml)

pH

Erős bázis

Rózsaszín

Fenolftalein Színtelen

Puffer Gyenge sav

Csonka Gábor


Dia 31 /34

Gyenge poliprotikus sav titrálása NaOH

10 ml, 0.1 M: H3PO4 ↔

NaOH

↔

H2PO4-

Sárga

Csonka Gábor

Kék

Hidrolizáló só, ekvivalencia pont

Brómkrezolzöld

Hozzáadott térfogata ÁltalánosNaOH kémia -sav-bázis 2 (ml)

Dia 32 /34

Poliprotikus savak tömény sóinak pH-ja

HPO42- ↔ PO43-

• Ha C > 0.1 M a pH független a koncentrációtól. Puffer

[PO ] [HPO ] 3− 4 − 4

Na2HPO4 Puffer

[HPO ] [H PO ] 2

H2PO4-

2− 4 − 4

pH = 0.5 (pKa1 + pKa2) = 0.5 (2.15 + 7.20) = 4.68

NaH2PO4 Puffer Gyenge sav

Csonka Gábor

HPO42pH = 0.5 (pKa2 + pKa3) = 0.5 (7.20 + 12.38) = 9.79

H3PO4 ↔ H2PO4-


Dia 33 /34

Csonka Gábor

Fókuszban: a vér mint puffer CO2(g) + H2O ↔ H2CO3(aq)

• 10/1 puffer arány nem a maximális kapacitás… • Többnyire a savanyodás ellen kell védekezni (tejsav) kevésbé a lugosodás ellen.. • Ha több sav, H2CO3 szükséges a tüdőben lévő CO2 felhasználható. • A vérben más komponensek is hozzájárulna a vér pH állandó értéken tartásához (fehérjék, foszfátok).

pKa1 = 6.4

pH = 7.4 = 6.4 +1.0 pH = pKa1 + log

Csonka Gábor

Dia 34 /34

A vér mint puffer

H2CO3(aq) + H2O(l) ↔ HCO3-(aq) Ka1 = 4.4·10-7


[HCO3-] [H2CO3]


Dia 35 /34

Csonka Gábor


Dia 36 /34

6

Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

Recommend Documents